随着我国绿色低碳循环发展经济体系的不断推进，节能、环保、低碳、高效已经成为各行业在发展过程中必须面对的新要求，润滑油行业亦无法避免。数据显示，2019年我国润滑油消费量约6480kt，按淘汰率60%测算，产生的废弃润滑油约为3880kt。以我国当前废弃润滑油平均回收利用率为70%测算，每年仍有约1160kt废弃润滑油去向不明，主要是进入了一些非正规回收机构，还有一小部分自然消耗/泄漏或被无序排放。

目前我国润滑油主体结构仍以矿物油为主，可见泄漏或排放至环境中的矿物油数量仍很庞大，而矿物油型润滑剂的生物降解性差，当它散落到地面或者进入水中将逐渐堆积形成不易降解的碳氢化合物，直接污染土壤和水；且废矿物油中含有可挥发性的苯系物、多环芳烃等有机污染物和少量重金属，被《国家危险废物名录》归为HW08类具有毒性和易燃性的危险废物。因此，润滑油脂的泄漏和废弃润滑油脂的非正规处置或无序排放都会给生态环境和人们的身体健康带来极大的危害。

为保护环境和发展经济，国内外已将"润滑剂与环境问题"提到议事日程，许多国家制定了环境保护条例，提出了明确的保护要求，并致力于可生物降解润滑剂的开发和研究。

我国相关环保法规也在不断完善，特别是《中华人民共和国长江保护法》已于2021年3月1日起施行，《中华人民共和国黄河保护法》也于2023年4月1日起施行。这两部法律的实施使长江和黄河流域内的水污染防治、生态修复和绿色发展有了明确的法律依据和制度保障。两部法律明确要求流域内各企业开展产业升级和清洁化改造，推动企业通过技术创新减少污染物排放。其中，含油污水是重点关注对象，而润滑油脂的泄漏和无序排放则是造成含油污水的一大来源。因此，两大流域内各库区、水电站以及航行船舶、码头用润滑剂的生物降解性成为关注的焦点。

环保法规的日臻完善已经逐步倒逼国内润滑油行业开始研发和应用相关可生物降解润滑剂，而非像以往仅停留在关注和研究层面。可以预见，今后国内可生物降解润滑剂市场需求潜力将得到进一步挖掘和释放，发展速度将逐渐加快。因此，针对国内环境敏感区域的润滑需求，开发可生物降解润滑剂具有重要的生态价值和现实意义。

现阶段行业内认可度较高的可生物降解润滑剂的定义是:"根据OECD 301或ASTMD5864 测试标准，将测试润滑剂样品与测试溶液混合后，经过28天的分解过程，超过60%的润滑剂样品被降解，并且残留物是水、二氧化碳、微生物等无害物质"。由于润滑剂中基础油占比在80%~90%甚至更高，因此润滑剂的生物降解性基本由其所用基础油的生物降解性决定。

添加剂在一定程度上会影响润滑剂的生物降解性能，但只要其无致癌性，不含氯、亚硝酸盐和重金属，毒性较低，则其对生物降解性的影响权重远低于基础油。因此，可生物降解基础油是开发可生物降解润滑剂的关键因素。

目前，API标准I类，Ⅱ类，Ⅲ类基础油为矿物油，因其分子结构和精制程度不同而存在较宽的降解范围，其降解率在20.3%~58.2%之间，均属于难降解物质；IV类基础油为聚α-烯烃(PAOs)，100℃运动黏度小于4mm/s的PAO2，PAO4等可生物降解，但更高黏度的PAOs生物降解率低，也属于不可生物降解的基础油；V类基础油包括合成烃类、合成酯、聚醚、聚苯醚、硅油、全氟聚醚、磷酸酯及烷基萘等，其中除合成酯具有固有的生物降解属性外，其它V类基础油基本都较难降解。因此，目前可用的可生物降解基础油主要为植物油和合成酯两大类。

植物油具有润滑性好、无环境毒害、资源可再生等优点，价格处于矿物油与合成酯之间，但存在高温抗氧化性和水解稳定性较差、低温性能不佳以及品质不稳定等缺点，使用场合受限较多，一般要通过生物改性或化学改性后才能使用，目前有在热带地区作为变压器油以及改性后作为基础油使用的案例。

合成酯基础油结构类型多，可调控性强，具有固有的生物降解性、低毒及原材料可再生等优势综合性能良好，唯一不足就是成本显著高于矿物油和植物油。

由于以往国内环保法规缺失或不明晰，较高成本的合成酯虽然具有良好的生物降解性和潜在的显著生态价值，但在满足同等技术需求的前提下，出于直接的经济性考量，基础油选型时往往会让步于矿物油。但在当前环保法规不断趋严的情况下，这种情况正在逐渐改变，合成酯无疑成为开发可生物降解润滑剂的最佳基础油选择，正以其优异的综合性能成为可生物降解润滑剂行业关注，研究及应用的热点。

合成酯的结构类型主要有单酯、双酯、多元醇酯、芳香酯、聚酯及复酯等，不同结构类型的合成酯具有各自的性能特点及主要应用领域。
(1)单酯的黏度低，润滑性良好，主要应用于金属加工液中。
(2)双酯的化学性能稳定，蒸汽压低，热分解温度高，氧化安定性良好，主要应用于车用油、齿轮油和其它工业润滑油脂中。
(3)多元醇酯的润滑性好，蒸汽压低，热分解温度高，较低的挥发性、高闪点、良好的热安定性、对添加剂的溶解能力强且生物降解性能好，综合性能优异，主要应用于航空发动机油、冷冻机油、压缩机油、高温链条油、难燃液压油、金属加工油/液、车用油、齿轮油和其它工业润滑油脂中。
(4)芳香酯的蒸汽压低，热分解温度高，氧化安定性能良好，主要应用于高温链条油及压缩机油中。
(5)聚酯的黏度覆盖范围广，与矿物油的相溶性好，润滑性能突出，黏度指数高，剪切稳定，具有优异的氧化安定性、水解安定性和油膜强度，主要应用于车用油、齿轮油、金属加工油和其它工业润渭油脂中。
(6)复酯的黏度覆盖范围广，润滑性能突出，黏度指数高，热安定性好，主要应用于车用油、齿轮油、金属加工油和其它工业润滑油脂中。

虽然合成酯具有固有的生物降解属性，但其生物降解率与分子结构密切相关；同时，合成酯的分子质量也对其生物降解率有重要的影响，不同结构以及相同结构不同分子质量的合成酯的生物降解率也存在较大差异。

此外，不同生物降解率测定方法所得结果也存在一定的差异。不同结构的合成酯生物降解率差异较大，而且同一结构的合成酯生物降解性也存在着较大的差异，表现为生物降解率数据是一个较宽的范围，说明合成酯的精细结构与生物降解性之间存在必然的联系。因此，合成酯的生物降解性不能一概而论，并非所有合成酯都具有良好的生物降解性，必须结合其分子结构、原材料来源、分子质量等因素进行具体分析。

根据目前的研究结果来看，单酯、双酯由于分子结构较简单且分子质量较小，其生物降解性普遍较好，仅小部分支链化度较高的单酯和双酯的生物降解率较低，多元醇酯与之类似，全部由直链酸制备的多元醇酯生物降解率较高。但实际应用中，为了保证多元醇酯的低温性能以及与冷媒相溶性等需求，制备时需要使用一定比例的支链酸，会对多元醇酯的生物降解率造成一定的负面影响，支链酸比例越高，生物降解率越低；邻苯二甲酸酯和偏苯酸酯由于含有苯环，整体生物降解率较低；二聚酸酯则由于分子质量较高生物降解率不佳；主体结构类似于PAOs的聚酯决定了其缺乏生物降解性，其生物降解率与PAOs或矿物油相当，即生物降解率随着黏度或分子质量的增加而迅速下降；多元醇复酯有一定的生物降解性，但其生物降解率与其制备原材料来源以及分子质量或黏度密切相关，使用时须仔细筛选。

因此，目前可生物降解润滑剂多以双酯和多元醇酯为主。

文章来源：《上海润滑油信息》